高空作業(yè)平臺(tái)升降機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
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目 錄
目 錄 1
第1章 緒 論 3
1.1 課題背景 3
1.2設(shè)計(jì)內(nèi)容 3
1.3 AMESim 3
1.3.1 AMESim簡(jiǎn)介 3
1.3.2 AMESim操作簡(jiǎn)要： 4
第2章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算及選型 9
2.1液壓系統(tǒng)的計(jì)算 11
2.1.1四個(gè)支腿液壓缸的計(jì)算 11
2.1.2梯架支承缸 12
2.1.3 工作壓力的復(fù)算………13
2.2液壓缸的選擇 12
2.3擬定液壓系統(tǒng)原理圖 13
2.4液壓系統(tǒng)動(dòng)作順序 14
2.5選擇液壓元、輔件 15
2.5.1執(zhí)行器工作壓力列表 15
2.5.2單個(gè)液壓執(zhí)行器實(shí)際所需流量 15
2.5.3液壓泵的選擇 16
2.5.4液壓閥的選擇 16
2.5.5液壓油 18
2.5.6油管 18
2.5.7油箱容積 18
2.5.8過(guò)濾器 18
第3章 液壓系統(tǒng)的仿真 19
3.1支腿回路的仿真及結(jié)果。 19
3.1.1支腿回路圖 19
3.1.2各元件設(shè)置 19
3.1.3運(yùn)行結(jié)果及其分析 27
3.1.4其他工況分析 38
3.2梯架回路 47
3.2.1梯架回路圖 47
3.2.2回路各元件設(shè)置 48
3.2.3運(yùn)行結(jié)果 52
致謝 80
參考文獻(xiàn) 81
第1章 緒 論
1.1 課題背景
現(xiàn)有的升降臺(tái)系統(tǒng)，應(yīng)用最多的就是以汽車(chē)作為載體的升降臺(tái)，在汽車(chē)上安裝梯架，梯架可以繞著固定的軸在液壓缸的作用下抬升，現(xiàn)有的升降臺(tái)是以汽車(chē)馬達(dá)作為動(dòng)力，定量泵提供液壓油，其梯架和汽車(chē)支腿的運(yùn)動(dòng)是勻速的運(yùn)動(dòng)，到達(dá)一定高度后停止運(yùn)動(dòng)，下降的期間也是勻速運(yùn)動(dòng)，雖然運(yùn)動(dòng)的速度平穩(wěn)，但是在液壓系統(tǒng)的速度是恒定的，不能實(shí)現(xiàn)加速和減速，因而靈活性降低，效率也會(huì)受到影響，同時(shí)，在啟動(dòng)和換向的時(shí)候會(huì)帶來(lái)剛性沖擊，對(duì)液壓元件的壽命也會(huì)產(chǎn)生影響，并且安全系數(shù)降低，鑒于此，我們?cè)诂F(xiàn)有的液壓系統(tǒng)中，增加一個(gè)調(diào)節(jié)速度的元件調(diào)速閥，這樣就可以實(shí)現(xiàn)梯架在升起和降落時(shí)的速度調(diào)節(jié)，在梯架運(yùn)動(dòng)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)速度的變化，同時(shí)在換向和啟動(dòng)時(shí)的剛性沖擊也就變?yōu)槿嵝詻_擊，對(duì)整個(gè)液壓系統(tǒng)的靈活性、效率和使用壽命都將是一次巨大的改進(jìn)。
1.2設(shè)計(jì)內(nèi)容
本課題為高空作業(yè)平臺(tái)升降機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與仿真。液壓系統(tǒng)為各個(gè)機(jī)構(gòu)提供動(dòng)力。它分為動(dòng)力裝置、控制調(diào)節(jié)裝置、執(zhí)行元件、輔助裝置、工作介質(zhì)五部分。液壓系統(tǒng)具有傳送能量大、布局容易、結(jié)構(gòu)緊湊、換向方便、轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)均勻、容易完成復(fù)雜動(dòng)作等優(yōu)點(diǎn)，因而廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械領(lǐng)域。
經(jīng)過(guò)老師的指導(dǎo)及成員間的討論，本次設(shè)計(jì)的創(chuàng)新之處在于在梯架的進(jìn)口管路中，加入調(diào)速閥，從而梯架液壓缸在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)速度的調(diào)節(jié)，視情況而加速或者減速，同時(shí)減小剛性沖擊，以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的更加平穩(wěn)。確定在車(chē)架下部設(shè)四個(gè)支承液壓缸以保證平穩(wěn)運(yùn)行；在梯架上安裝兩個(gè)液壓缸以實(shí)現(xiàn)梯架的上升。另外，為了防止梯架在空中靜止時(shí)因自重而緩慢降落，于是要設(shè)定平衡回路。
1.3 AMESim
1.3.1 AMESim簡(jiǎn)介
AMESim 為多學(xué)科領(lǐng)域復(fù)雜系統(tǒng)建模仿真解決方案（英文縮寫(xiě)：Advanced Modeling Environment for Simulation of engineering systems），引領(lǐng)著世界協(xié)同仿真之路。AMESim提供了一個(gè)系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)的完整平臺(tái)，使得用戶(hù)可以在一個(gè)平臺(tái)上建立復(fù)雜的多學(xué)科領(lǐng)域系統(tǒng)的模型，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行仿真計(jì)算和深入的分析。用戶(hù)可以在AMESim平臺(tái)上研究任何元件或系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)性能。例如在燃油噴射、制動(dòng)系統(tǒng)、動(dòng)力傳動(dòng)、機(jī)電系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)中的應(yīng)用。面向工程應(yīng)用的定位使得AMESim成為在汽車(chē)、液壓和航天航空工業(yè)研發(fā)部門(mén)的理想選擇。工程設(shè)計(jì)師完全可以應(yīng)用集成的一整套AMESim應(yīng)用庫(kù)來(lái)設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)， 所有的這些來(lái)自不同物理領(lǐng)域的模型都是經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的測(cè)試和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的。AMESim使得工程師迅速達(dá)到建模仿真的最終目標(biāo)：分析和優(yōu)化工程師的設(shè)計(jì)，從而幫助用戶(hù)降低開(kāi)發(fā)的成本和縮短開(kāi)發(fā)的周期。工程師在一個(gè)基于工程應(yīng)用的AMESim友好環(huán)境下可研究任何元件或者系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)性能。AMESim的圖形化用戶(hù)界面使得用戶(hù)可以在完整的應(yīng)用模型庫(kù)中選擇需要的模塊來(lái)構(gòu)建復(fù)雜系統(tǒng)的模型。建模仿真過(guò)程分為四個(gè)步驟：構(gòu)建方案的模型；選擇模型復(fù)雜程度；設(shè)定模型的參數(shù)；仿真計(jì)算分析。簡(jiǎn)便易用的操作使得用戶(hù)可以迅速有效地進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)。
AMESim專(zhuān)門(mén)為液壓系統(tǒng)建立了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)仿真模型庫(kù)，如圖1所示（部分元件）：
負(fù)載的速度是線(xiàn)性變化的，在12s和45s時(shí)由于調(diào)速閥由最大開(kāi)啟狀態(tài)開(kāi)始逐步減小通流面積，因此速度大小發(fā)生變化，但是方向沒(méi)有改變。質(zhì)量塊加速度：
左側(cè)為仿真曲線(xiàn)，右側(cè)為改進(jìn)之前未加調(diào)速閥的加速度曲線(xiàn)。
從圖中可見(jiàn)，負(fù)載在液壓系統(tǒng)換向時(shí)存在柔性沖擊，加速度大小約為0.001m/s。
對(duì)比可以看出，由于調(diào)速閥的引進(jìn)，流量的增加是線(xiàn)性的，使得質(zhì)量塊的加速度由剛性變?yōu)槿嵝?，消除了剛性沖擊，運(yùn)動(dòng)更加的平穩(wěn)，從而更具有實(shí)用意義，提高了升降臺(tái)的使用壽命，振動(dòng)小，工作時(shí)更加穩(wěn)定可靠。
致謝
曠日持久的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于拉下了帷幕，徐徐回望那屬于我們的過(guò)程，許多的經(jīng)歷似在昨天，許多的酸甜似涌喉頭。此時(shí)耳畔響起的有黃老師的聲音：“這里的計(jì)算應(yīng)該是這樣……”，浮在眼前的有我們?cè)谝黄鹛接懺趺创_定計(jì)算機(jī)仿真時(shí)的專(zhuān)注面容，還有在我做計(jì)算機(jī)仿真時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)的驚喜神情……,我真希望時(shí)間過(guò)得慢些，慢慢回嚼那一起走過(guò)的日子。
本次設(shè)計(jì)從選題、開(kāi)題到整個(gè)設(shè)計(jì)的完成，都傾注了老師太多的心血。淵博的知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作作風(fēng)以及高尚的師德都使我終身受益。在此，我首先要衷心感謝她對(duì)我的教育和培養(yǎng)。再次得感謝的是和我并肩奮斗的同學(xué)們，是你們給予我最真誠(chéng)的支持，是你們讓我感到團(tuán)隊(duì)其實(shí)很溫暖，是你們讓我覺(jué)得學(xué)習(xí)不只是陪伴孤獨(dú)。然后我要向論文評(píng)閱和答辯委員會(huì)的所有教授、老師表示衷心的感謝，是你們幫助我改正錯(cuò)誤，是你們讓我知道以后該怎么去工作。
最后，我要將最誠(chéng)摯的謝意獻(xiàn)給我的大學(xué)，是她給了我的成長(zhǎng)思想的沃土！
參考文獻(xiàn)
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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 系 部 ： 機(jī)械工程系 專(zhuān) 業(yè) ： 機(jī)械 工程與 自動(dòng)化 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 設(shè)計(jì) (論文 )題目 ： 高空作業(yè)平臺(tái)升降機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 起 迄 日 期 : 設(shè)計(jì) (論文 )地點(diǎn) : 指 導(dǎo) 教 師 : 專(zhuān)業(yè) 負(fù)責(zé) 人 : 發(fā)任務(wù)書(shū)日期 : 2011 年 2 月 25 日 任務(wù)書(shū)填寫(xiě)要求 1．畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)由指導(dǎo)教師根據(jù)各課題的具體情況填寫(xiě)，經(jīng) 學(xué)生所在專(zhuān)業(yè)的負(fù)責(zé)人 審查、系部領(lǐng)導(dǎo)簽字后生效。此任務(wù)書(shū)應(yīng)在第七學(xué)期結(jié)束前填好并發(fā)給學(xué)生； 2． 任務(wù) 書(shū)內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書(shū)寫(xiě)或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁(yè)上下載）打印，不得隨便涂改或潦草書(shū)寫(xiě)，禁止打印在其它紙上后剪貼； 3． 任務(wù)書(shū)內(nèi)填寫(xiě)的內(nèi)容，必須和學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）完成的情況相一致，若有變更，應(yīng)當(dāng)經(jīng)過(guò)所在專(zhuān)業(yè)及系部主管領(lǐng)導(dǎo)審批后方可重新填寫(xiě)； 4． 任務(wù)書(shū)內(nèi)有關(guān)“系部”、“專(zhuān)業(yè)”等名稱(chēng)的填寫(xiě)，應(yīng)寫(xiě)中文全稱(chēng)，不能寫(xiě)數(shù)字代碼。學(xué)生的“學(xué)號(hào)”要寫(xiě)全號(hào)； 5． 任務(wù)書(shū)內(nèi)“主要參考文獻(xiàn)”的填寫(xiě)，應(yīng)按照國(guó)標(biāo) 714— 2005《文后參考文獻(xiàn)著錄規(guī)則》的要求書(shū)寫(xiě)，不能有隨意性； 6． 有關(guān)年 月日等日期的填寫(xiě)，應(yīng)當(dāng)按照國(guó)標(biāo) 7408— 2005《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時(shí)間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書(shū)寫(xiě)。如“ 2009 年 3 月 15 日”或“ 2009 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書(shū) 1．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題應(yīng)達(dá)到的目的： （ 1）提高調(diào)查研究、中外文獻(xiàn)檢索與閱讀的能力 （ 2）提高綜合運(yùn)用專(zhuān)業(yè)理論、知識(shí)分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力。 （ 3）提高獨(dú)立研究與論證的能力。 （ 4）提高設(shè)計(jì)、計(jì)算與繪圖的能力及計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力。 （ 5）提高撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的能力。 2．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題任務(wù)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）： 一、 課題內(nèi)容： （ 1） 建立 高空平臺(tái)升降 機(jī)構(gòu) 的機(jī)構(gòu)數(shù)學(xué)模型。 （ 2） 應(yīng)用設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和仿真。 （ 3） 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文及相關(guān)文檔。 （ 4） 主要技術(shù)參數(shù)： 最大升降高度 升降重量 250 二、 課題要求： 認(rèn)真查閱相關(guān)的 平臺(tái)升降 機(jī)構(gòu) 工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和設(shè)計(jì)方法，確定 平臺(tái)升降 機(jī)構(gòu) 的設(shè)計(jì) 方案。應(yīng)用三維設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì) 平臺(tái)升降 機(jī)構(gòu) 的主要結(jié)構(gòu)，并且 分析其運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書(shū) 3． 對(duì)本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題成果的要求〔包括畢業(yè)設(shè)計(jì)論文、圖表、實(shí)物樣品等〕： （ 1） 三維軟件設(shè)計(jì) 平臺(tái)升降 機(jī)構(gòu) 主要結(jié)構(gòu)。 （ 2） 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性分析曲線(xiàn)。 （ 3） 結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案。 4．主要參考文獻(xiàn)： [1] 沈世德等 1997 [2] 張毅，羅元，鄭太雄等 北京 :電子工業(yè)出版社 ,2007 [3] 曹惟慶、徐曾蔭 機(jī)械工業(yè)出版社 1998 [4] 陳學(xué)東 ,賈文川等 武漢 :華中科技大學(xué)出版社 ,2006 [5] 馬香峰 北京 :機(jī)械工業(yè)出 版社 ,1991 [6] 邱龍輝，史俊友，葉琳 維機(jī)械設(shè)計(jì) [M]2007 [7] 蔡自興 北京 :清華大學(xué)出版社 ,2004 [8] 吳俊飛，王新智，姜生元，吳爽 . 基于 巡線(xiàn)機(jī)器人壓緊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真 . 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造 ， 2007（ 2）： 619] 張培鋒， 王洪光， 房立金， 姜勇 . 一種新型爬壁機(jī)器人機(jī)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)學(xué)研究 . 機(jī)器人 ， 2007（ 1）： 1210]劉夏石．工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)原理、方法和應(yīng)用．北京：科學(xué)出版社， 1984 [11] 江見(jiàn)鯨等．有限元法及其應(yīng)用．北京：機(jī)械工業(yè)出版， 2006 [12] 趙經(jīng)文，王宏鈺．結(jié)構(gòu)有限元分析．第 2 版．北京：科學(xué)出版社， 2004 [13] 邱龍輝，史俊友，葉琳 維機(jī)械 設(shè)計(jì) [M]2007 [14] 朱孝錄 . 機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì) 手冊(cè) 電子工業(yè)出版社 ,2007 [15] 唐中一 , 于今 , 顧慶祥 . 復(fù)合傳動(dòng)與控制 重慶大學(xué)出版社 ,2004 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書(shū) 5．本 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題工作進(jìn)度計(jì)劃： 起 迄 日 期 工 作 內(nèi) 容 2011 年 2 月 25 日 011 年 5 月 4 日 2 月 25 日 1 日 4 月 2 日 15 日 4 月 16 日 25 日 4 月 26 日 30 日 5 月 1 日 4 日 完成英文翻譯和開(kāi)題報(bào)告。 基本完成設(shè)計(jì)計(jì)算和理論分析。 完成規(guī)定的設(shè)計(jì)和有限元計(jì)算。 完成論文初稿 整理和完成論文并準(zhǔn)備答辯。 論文評(píng)閱與答辯 所在專(zhuān)業(yè)審查意見(jiàn)： 負(fù)責(zé)人： 年 月 日 系 部 意見(jiàn)： 系 部主任 ： 年 月 日